|
Нашли видимую замену темной материи
|
|
|
|
Необычно высокая скорость движения звезд на окраинах галактик может объясняться не наличием загадочной "темной материи", а тем, что фотоны, частицы света, потенциально имеют ненулевую массу. К такому выводу пришли российские физики, работающие в Германии и США, опубликовавшие статью в Astrophysical Journal. "Мы показали, что даже если масса фотонов будет ниже, чем текущий предел, полученный экспериментальным путем, то тогда их взаимодействия с материей будут порождать силу, которой хватит для объяснения аномалий в скорости вращения звезд вокруг центра Галактики. Это очень интересный результат", — рассказывает Дмитрий Будкер из университета Гутенберга в Майнце (Германия).
|
|
|
|
Достаточно долгое время ученые считали, что Вселенная состоит из той материи, которую мы видим, и которая составляет основу всех звезд, черных дыр, туманностей, скоплений пыли и планет. Но первые наблюдения за скоростью движения звезд в близлежащих к нам галактиках показали, что светила на их окраинах движутся в них с невозможно высокой скоростью, которая была примерно в десять раз выше, чем показывали расчеты на базе масс всех светил в них.
|
|
|
Причиной этого, как сегодня считают ученые, была так называемая темная материя — загадочная субстанция, на чью долю приходится примерно 75 процентов от массы материи во Вселенной. Как правило, в каждой галактике примерно в восемь-десять раз больше темной материи, чем ее видимой "кузины", и эта темная материя удерживает звезды на месте и не дает им "разбежаться".
|
|
|
|
Ее безуспешные поиски в последние два десятилетия заставили многих теоретиков искать альтернативные формы этой субстанции, к примеру аксионы, сверхлегкие частицы, похожие по массе и свойствам на нейтрино. Их первые поиски тоже завершились безрезультатно, что делает эту невидимую субстанцию еще более загадочной.
|
|
|
|
Будкер и его коллеги нашли неожиданную замену для темной материи — вполне видимые частицы света, фотоны, изучая то, как поменяется облик Галактики, если эти обитатели микромира не были бы безмассовыми переносчиками электромагнитных взаимодействий, как сейчас считают теоретики, а имели крайне малую, но массу.
|
|
|
|
В таком случае, как отмечают теоретики, поведение фотонов будет описываться не классическими уравнениями Максвелла, а их расширенной версией, описывающей поведение других переносчиков фундаментальных сил природы, W и Z-бозонов. Используя эти формулы, выходцы из России просчитали то, как "новые свойства" фотонов будут влиять на поведение звезд и газа в Млечном Пути.
|
|
|
|
Как оказалось, внутри Галактики возникнет центростремительная сила, которая будет толкать газ в сторону ее ядра и заставлять его двигаться быстрее, чем при ее отсутствии. При определенной конфигурации "общегалактических" магнитных полей она будет достаточно сильной для того, чтобы объяснить необычную скорость движения звезд на окраинах Млечного Пути.
|
|
|
|
Вдобавок ученые выяснили, что малые и крупные звезды в подобной вариации Галактики будут вести себя не совсем так, как во Вселенной с безмассовым фотоном. При этом они будут отличаться друг от друга сильнее, чем в "нашей" реальности из-за того, что аномалии будут почти не заметны для светил размером с Солнце, но будут особенно сильно проявляться для звезд-гигантов.
|
|
|
|
Эти различия связаны с тем, что "новая" сила, как показали расчеты Будкера и его коллег, будет сильнее всего влиять на движение разреженных облаков газа и короткоживущих крупных светил, не успевающих сильно изменить скорость движения до своей смерти.
|
|
|
|
При этом она почти не будет сказываться на звездах размером с Солнце, способных просуществовать несколько миллиардов лет, — на манеру их движения будет сильнее всего влиять классическая гравитация, а не электромагнитные взаимодействия. Ее действие на них будет выражаться в том, что орбиты таких светил должны стать не круговыми, а эллиптическими.
|
|
|
|
"В реальности, конечно, мы пока не открыли ни одной звезды размером с Солнце, которая бы двигалась таким образом. Поэтому мы считаем, что наша теория объясняет не все, а лишь часть аномалий, связываемых сегодня с темной материей. В любом случае нам не следует отбрасывать подобные гипотезы до того, как мы поймем, что в реальности представляет эта субстанция", — заключает физик.
|
|
|
|
Источник
|
